一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法与流程

1.本发明涉及一种换流变压器声纹测点优选方法，尤其涉及一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，属于变电站监测技术领域。


背景技术：

2.换流变压器是超特高压直流输电系统的关键设备之一，承担着交直流转换的重要任务。为了保证换流变压器的安全可靠运行，需要对换流变压器的运行状态进行实时监测。基于声纹监测的换流变压器状态监测能够通过分析其声纹特征，实时反映设备的运行状态，同时具有非接触式的有点不会影响换流变压器的运行，因而具有广阔的应用前景。但是现有声纹监测的测点布置并没有合理的规划，以至于存在较多的干扰信号。声纹测点的优选有助于合理设置声纹测点，提高测量精度。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法。
4.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
5.一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，包括以下步骤：
6.步骤1：搭建测试平台：测试平台包括1个以上信号采集装置、电子计算机4、数据采集卡3、多通道录音机5和1个以上指向型麦克风6；所述信号采集装置由级联的振动传感器1、信号放大器2组成；数据采集卡3的输出端与电子计算机4的输入端口通过网线连接，电子计算机4安装有信号处理软件，指向型麦克风5与多通道录音机6的相应输入端口连接，多通道录音机6和各信号放大器2通过数据采集卡3连接电子计算机4连接；多通道录音机6采集的声纹信号输出至电子计算机4；所述各振动传感器1随机布放在油箱的各侧面，每个侧面布放1个以上振动传感器1。
7.步骤2：振动信号初测：各振动传感器1采集振动信号；
8.步骤3：测量频带选取：分析所述步骤1中各振动传感器1采集的振动信号的频带分布，确定一个以连续频带作为对比频带，对比频带内的振动信号能量不少于相应振动信号总能量的预设比例；
9.步骤4：振动测点筛选：根据所述对比频带最大频率值筛选振动测点，优选振动测点间距不大于最大频率值对应的波长的预设比值；
10.步骤5：测试声纹信号：在换流变压器4周均匀布置不少于预设数量的声纹备选测点；逐预设声纹测点同步测量预设声纹测点的声纹信号与振动测点的振动信号，测量时间不少于预设时长；
11.步骤6：相关系数计算：计算各预设声纹测点的声纹信号与振动测点的振动信号的相关系数，计算各预设声纹测点的相关系数平均值；
12.步骤7：声纹测点优选：在变压器4个侧面分别选择相关系数平均值最大的预设声
纹测点作为声纹优选测点。
13.进一步，所述步骤1中油箱侧面随机20个测点的振动信号，每个侧面测点个数不少于5个，信号放大器2可以通过电池或者外界电源供电；
14.振动传感器1能够测量的频率范围为1～10000hz；
15.数据采集卡3具有不少于32个信号接口；
16.多通道录音机5具有不少于4个麦克风接口；
17.多通道录音机5能够测量的频率范围为1～96000hz。
18.进一步，所述步骤3中对比频带的起始频率为1hz，对比频带内振动信号能量不少于原始信号总能量的95％。
19.进一步，所述步骤4中振动测点间距不大于最大频率值对应的波长的二分之一。
20.进一步，所述步骤5中在换流变压器4个侧面均匀布置不少于50个声纹备选测点。
21.进一步，所述步骤5中可以布置用于放置指向型麦克风5的支架作为声纹备选测点，也可以移动指向型麦克风5到预设声纹备选测点位置，同步测量声纹测点的声纹与振动测点的振动信号，测量时间不少于5秒。
22.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
23.本发明可以通过比较换流变压器油箱振动信号与声纹备选测点测量信号的相关系数，评估各声纹备选测点所测信号与换流变压器本体实际振动的像关系，进而选择相关性最高的声纹测点。它具有提高换流变压器声纹监测精度的特点。
附图说明
24.图1是本发明设备连接图；
25.图2是实施流程图。
26.在附图中：1、振动传感器；2、信号放大器；3、数据采集卡；4、电子计算机；5、多通道录音机；6、指向型麦克风。
具体实施方式
27.实施例1：
28.下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
29.一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，包括以下步骤：
30.步骤1：搭建测试平台：测试平台包括1个以上信号采集装置、电子计算机4、数据采集卡3、多通道录音机5和1个以上指向型麦克风6；所述信号采集装置由级联的振动传感器1、信号放大器2组成；信号放大器2可以通过电池或者外界电源供电，数据采集卡3的输出端与电子计算机4的输入端口通过网线连接，电子计算机4安装有信号处理软件，指向型麦克风5与多通道录音机6的相应输入端口连接，各信号放大器2通过数据采集卡3连接电子计算机4连接。多通道录音机6采集的声纹信号输出至电子计算机4；所述各振动传感器1随机布放在油箱的各侧面，本实施例在油箱四个侧面布放20个振动传感器1，每个侧面5个；
31.振动传感器1能够测量的频率范围为1～10000hz。
32.数据采集卡3具有不少于32个信号接口。
33.多通道录音机5具有不少于4个麦克风接口。
34.多通道录音机5能够测量的频率范围为1～96000hz。
35.步骤2：振动信号初测：各振动传感器1采集振动信号；
36.步骤3：测量频带选取：分析所述步骤1中各振动传感器1采集的振动信号的频带分布，确定一个以1hz为起始的连续频带作为对比频带，对比频带内的振动信号能量不少于相应振动信号总能量的95％；
37.步骤4：振动测点筛选：根据所述对比频带最大频率值筛选振动测点，优选振动测点间距不大于最大频率值对应的波长的二分之一；
38.步骤5：测试声纹信号：在换流变压器4周均匀布置不少于50个声纹备选测点；可以布置用于放置指向型麦克风5的支架作为声纹备选测点，也可以移动指向型麦克风5的位置，逐预设声纹测点同步测量预设声纹测点的声纹信号与振动测点的振动信号，测量时间不少于5秒；
39.步骤6：相关系数计算：计算各预设声纹测点的声纹信号与振动测点的振动信号的相关系数，计算各预设声纹测点的相关系数平均值；
40.步骤7：声纹测点优选：在变压器4个侧面分别选择相关系数平均值最大的预设声纹测点作为声纹优选测点。


技术特征：
1.一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：搭建测试平台：测试平台包括1个以上信号采集装置、电子计算机4、数据采集卡3、多通道录音机5和1个以上指向型麦克风6；所述信号采集装置由级联的振动传感器1、信号放大器2组成；数据采集卡3的输出端与电子计算机4的输入端口通过网线连接，电子计算机4安装有信号处理软件，指向型麦克风5与多通道录音机6的相应输入端口连接，多通道录音机6和各信号放大器2通过数据采集卡3连接电子计算机4连接；多通道录音机6采集的声纹信号输出至电子计算机4；所述各振动传感器1随机布放在油箱的各侧面，每个侧面布放1个以上振动传感器1。步骤2：振动信号初测：各振动传感器1采集振动信号；步骤3：测量频带选取：分析所述步骤1中各振动传感器1采集的振动信号的频带分布，确定一个以连续频带作为对比频带，对比频带内的振动信号能量不少于相应振动信号总能量的预设比例；步骤4：振动测点筛选：根据所述对比频带最大频率值筛选振动测点，优选振动测点间距不大于最大频率值对应的波长的预设比值；步骤5：测试声纹信号：在换流变压器4周均匀布置不少于预设数量的声纹备选测点；逐预设声纹测点同步测量预设声纹测点的声纹信号与振动测点的振动信号，测量时间不少于预设时长；步骤6：相关系数计算：计算各预设声纹测点的声纹信号与振动测点的振动信号的相关系数，计算各预设声纹测点的相关系数平均值；步骤7：声纹测点优选：在变压器4个侧面分别选择相关系数平均值最大的预设声纹测点作为声纹优选测点。2.根据权利要求1所述的一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，其特征在于：所述步骤1中油箱侧面随机20个测点的振动信号，每个侧面测点个数不少于5个，信号放大器2可以通过电池或者外界电源供电；振动传感器1能够测量的频率范围为1～10000hz；数据采集卡3具有不少于32个信号接口；多通道录音机5具有不少于4个麦克风接口；多通道录音机5能够测量的频率范围为1～96000hz。3.根据权利要求1所述的一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，其特征在于：所述步骤3中对比频带的起始频率为1hz，对比频带内振动信号能量不少于原始信号总能量的95％。4.根据权利要求1所述的一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，其特征在于：所述步骤4中振动测点间距不大于最大频率值对应的波长的二分之一。5.根据权利要求1所述的一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，其特征在于：所述步骤5中在换流变压器4个侧面均匀布置不少于50个声纹备选测点。6.根据权利要求1所述的一种基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，其特征在于：所述步骤5中可以布置用于放置指向型麦克风5的支架作为声纹备选测点，也可以移动指向型麦克风5到预设声纹备选测点位置，同步测量声纹测点的声纹与振动测点的振动信号，测量时间不少于5秒。

技术总结
本发明公开了一种模基于油箱振动信号的换流变压器声纹测点优选方法，包括搭建测试平台、振动信号初测、测量频带选取、振动测点筛选、测试声纹信号、相关系数计算、声纹测点优选步骤。本发明通过比较换流变压器油箱振动信号与声纹备选测点测量信号的相关系数，评估各声纹备选测点所测信号与换流变压器本体实际振动的像关系，进而优选出相关性最高的声纹测点。它可以避免随机选择声纹测点噪声的测量效果不佳的问题，提高换流变压器声纹监测精度。提高换流变压器声纹监测精度。提高换流变压器声纹监测精度。


技术研发人员：王栋 张壮壮 王伟 王磊磊 王东晖 詹振宇 张嵩阳 孙优良 吴西博 董大磊 杨涛
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/3/14